湖北CeYAP晶体供应

时间:2021年03月23日 来源:

不同退火条件下Ce: YAP晶体自吸收的比较

为了比较不同退火条件下退火对自吸收的影响,我们测量了相同厚度(2mm)和浓度(0.3%)的Ce: YAP晶体在不同温度和气氛下退火后的透射光谱、荧光光谱和XEL光谱。从图4-8可以看出,直拉法生长的Ce: YAP晶体经氢退火后透射边蓝移,自吸收减弱。当进行氧退火时,通过边缘红移增强了自吸收。氢的退火温度越高,自吸收越弱。氧的退火温度越高,自吸收越强。然而,退火温度的上限约为1600。如果温度太高,晶体容易起雾,导致几乎不渗透。 YAP晶体在透射光中是无色的,在反射光中呈淡棕色。湖北CeYAP晶体供应

无机闪烁晶体的闪烁机理

闪烁体的本质是在尽可能短的时间内将高能射线或粒子转化为可探测的可见光。高能射线与无机闪烁晶体的相互作用一般有三种方式:光电效应、康普顿散射和正负电子对[8]。

在光电效应中,一个离子吸收光子后,会从它的一个壳层发射光电子。光电子能量是光子能量和电子结合能之差。当壳层中的空位被较高能量的电子填满时,结合能将以X射线或俄电子的形式释放出来。产生的X射线将在二次光电过程中被吸收,入射光的所有能量将被闪烁体吸收。 江西CeYAP晶体现货YAP晶体是一种透明的畸变钙钛矿结构晶体?

c为光速,me为电子质量,e为电子电荷,为发光波长,f为发光跃迁的振子强度,n为闪烁体的折射率。显然,发射波长在紫外范围内的闪烁体和折射率较高的基体可能具有较快的衰减时间,这与一些实验结果是一致的。根据上述公式,电偶极子允许跃迁的0快衰减时间是几ns。事实上,大多数无机闪烁晶体都有两个或更多的衰变时间常数。对于具有两个衰减时间常数的晶体,发光强度随时间的变化可以表示如下:

J(t)=exp(-t/1) + exp(-t/2) (1.4)

上式中的(Nph)1表示衰变时间组分1中发射的光子数。当1小于2时,前者称为快衰减组分,后者称为慢衰减组分

(2)闪烁晶体的本质是能量转换器,所以能量转换效率()是表征所有闪烁晶体0基本的参数,是指闪烁晶体辐射的光子能量(Ep)与闪烁晶体吸收的总能量(er)之比。如公式(1.5) [10]所示:

(1.5)

在上式中,闪烁晶体发射光子的平均能量是发射的闪烁光子数。

光输出(LR)是反映闪烁体晶体能量转换效率的0重要的物理参数,是指闪烁体吸收并消耗1mV射线能量后发出的可见/紫外光子数。即闪烁过程中产生的闪烁光子数与闪烁晶体中光线或粒子损失的能量之比

(Ce3离子从5d态跃迁到2F7/2和2F5/2产生的两个发射带通常位于紫外和蓝社区域。当5d能级受到外场影响时,其能级位置降低很多,发射带延伸到红区,因此Ce3离子的发射带位置差别很大,可以从紫外区延伸到可见光区,覆盖范围> 20000 cm-1。如此大范围的变化超出了其他三价稀土离子的能力。该外场的影响与基质的结构及其结合键有关

(Ce3离子的单个4f电子由于自旋方向不同,有两个能级,2F7/2和2F5/2,2F5/2在较低的2F7/2上,两者的能量差为2000 cm-1。根据气态Ce3离子的光谱,它们的能量差为2257 cm-1。室温下,2F5/2能级有一个电子,2F7/2能级基本上是空的。2F5/2和2F7/2之间的跃迁一般在红外波段。 退火可以改变CeYAP材料中缺陷分布,进而改变材料的热力学和光释光灵敏度吗?

另一个类似于辐射长度的物理量叫做摩尔半径(RM):RMX0 (Z  1.2)/37.74(1.13)

小摩尔半径有利于减少其他粒子对能量测量的污染。吸收系数、辐射长度和摩尔半径与晶体密度直接或间接成反比。因此,寻找高密度闪烁晶体已成为未来闪烁晶体的一个重要研究方向。为了减小探测器的尺寸和成本,希望探测器越紧凑越好。因此,要求闪烁晶体在防止辐射方面尽可能强,表现为晶体的吸收系数大、辐射长度短、摩尔半径小。

晶体中e3的电子结构、能级结构和发光特性

表1-3给出了镧系元素的电子壳层结构和离子半径。从表中可以看出,Ce元素的电子结构为[Xe]4f15d16s2,所以Ce3的电子结构以[Xe]4f1为特征,Ce3的内部电子结构为惰性原子结构,0外层只有一个电子结构,所以Ce3在晶体中具有独特的能级结构和发光特性[10-12]:

(1)Ce3离子的一个电子在4f能级上L=3,在5d能级上L=2,它们的宇称不同,所以Ce3离子的5d-4f跃迁是允许的电偶极子跃迁。在这个允许的5d-4f跃迁中,电子在5d能级的寿命很短,一般在低5d能级的30~100ns,所以作为闪烁晶体的发光中心,它的衰变时间很短。


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发光中心的激发和发射

闪烁过程的第四阶段可以称为迁移阶段,因为迁移的电子激发并向发光中心转移能量。通过电子空穴对与激子转移能量是可能的。在第一种情况下,通过依次捕获一个空穴和一个电子(电子复合发光)或者依次捕获一个电子和空穴(空穴复合发光)来激发发光中心。比如碱卤晶体中的Tl和Ag主要是通过电子复合发光。

Tl  h   Tl2,Tl2 e   h

但是空穴复合发光也是可能的

Tl  e   Tl0,Tl0 h   h

在无机晶体中,能量通过激子转移到发光中心的几率小于复合发光的几率。一般认为,在辐照过程中,低能激子数小于电子空穴对数。为了形成激子,入射电子(光子)的能量应该正好等于激子的能量 湖北CeYAP晶体供应

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